提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法及其应用

技术领域

本发明特别涉及一种提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法及其应用，属于半导体技术领域。

背景技术

氮化铝镓(AlGaN)半导体材料为直接、宽带隙半导体材料，禁带宽度在3.4eV～6.2eV之间连续可调，波长范围覆盖近紫外到深紫外波段，是制备LED、激光器、探测器等紫外光电子器件的理想材料，在通用照明、紫外杀菌消毒、日盲探测等领域具有广阔的应用前景。

对AlGaN基LED、激光器PiN探测器等PN结器件而言，高质量、低电阻率的欧姆接触是提高器件性能与可靠性的必要条件之一。然而，p型AlGaN材料的欧姆接触制备十分困难，这是因为，p型AlGaN材料禁带宽度大、功函数高(7.5eV以上)，而自然界存在的最高功函数的Pt金属也只有5.65eV，因此缺乏高功函数的金属与p型AlGaN匹配，造成金属与p型AlGaN接触时会形成一个很高的势垒，空穴载流子需要很高的电场激发才可以通过。提高p型AlGaN材料的空穴浓度可以减小金属/p型AlGaN接触势垒的宽度、增强空穴隧穿，有利于降低欧姆接触电阻。然而，p型AlGaN材料禁带宽度大、Mg受主电离能高、Mg受主离化率低(不足10％)，使得材料中的空穴浓度常常较低(基本在10

为了制备p型AlGaN材料的欧姆接触，需要尽可能提高表面附近的空穴浓度、以减小金/半接触耗尽区、增强空穴隧穿。

然而，由于禁带宽度大、Mg受主的电离能高(150meV以上，远高于室温的热能26meV)，p型AlGaN半导体材料中的空穴浓度常常较低(基本在10

传统通过重掺杂Mg原子来提高p型AlGaN空穴浓度的方法，存在很大局限性。一方面，随着Al组分的增加，Mg受主杂质的激活能显著提高，导致受主激活效率大幅下降，即使Mg重掺杂也很难显著改善空穴浓度；另一方面，Mg原子在III族氮化物半导体中的固溶度较低，过度掺杂将导致大量Mg原子占据晶格间隙位、氮反位，并产生Mg的衍生络合物。这些间隙位Mg原子(Mg

还有一种常见的提高p型AlGaN材料空穴浓度的方法是极化诱导掺杂，如专利CN108365069A，这种方法的物理思想是，通过Al组分的变化在材料内部诱导出连续的极化电场，利用极化电场激活材料中的受主型杂质/空位，从而提高空穴浓度。这种方法虽然可以一定程度上提高空穴浓度，但却存在以下几方面问题：1)合金组分变化会导致能带结构发生改变，影响光子和载流子输运：例如对镓极性的AlGaN基深紫外光电子器件而言，需要沿生长方向递减Al组分以实现极化掺杂，然而Al组分的减小将导致材料带隙变小、从而深紫外光的内部吸收增大，严重影响取光效率等；2)空穴浓度强烈依赖于合金组分变化诱导的极化电场强度，稳定性和可控性较差；3)无法应用于提高GaN等二元合金材料的空穴浓度。

其它已知方法，如均匀掺杂超晶格、调制掺杂超晶格等方法，虽然可以利用带尾态来提高超晶格结构面内的空穴浓度，但却在空穴的纵向输运方向上存在多个异质结势垒，导致实际器件的串联电阻仍然较大；而且这些方法生产效率低、成本高、效果非常有限。

通过在p型AlGaN中故意引入阳离子空位V

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法及其应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法，包括：

在p型III族氮化物材料生长过程中和/或生长完成后，使所述p型III族氮化物材料与卤素基活性原子和/或卤素基活性基团接触反应，以移除所述p型III族氮化物材料中的部分III族原子，从而在所述p型III族氮化物材料中产生阳离子空位；以及

激活包含有所述阳离子空位的p型III族氮化物材料中的受主杂质。

本发明实施例还提供了一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，包括：

采用所述的方法提高p型III族氮化物材料的空穴浓度；

制作电极，并使所述电极与所述p型III族氮化物材料形成欧姆接触。

本发明实施例还提供了一种紫外光电子器件的制备方法，包括：

制作紫外光电子器件的主体结构的第一步骤，以及

制作与所述主体结构配合的电极的第二步骤；

并且，所述第一步骤还包括：采用所述的方法提高p型III族氮化物材料的空穴浓度。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，突破了传统p型AlGaN材料面临的受主型Mg原子并入效率低、自补偿效应严重等局限，可利用III族阳离子空位来大幅增加处于III族原子晶格位点的Mg受主型杂质浓度、从而显著提高p型AlGaN材料中的空穴浓度；

2)本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，不会减小p型AlGaN材料带隙，不会造成AlGaN深紫外光电子器件的内部光子吸收；

3)本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，可以克服传统干法刻蚀等方法造成施主型V

4)本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，可规避隧穿结技术所面临的“埋层p型AlGaN材料的Mg受主激活”难题；

5)本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，工艺简单，重复可控，完全适合大规模生产。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的一种非故意掺杂Al

图2是本发明实施例1中提供的一种利用卤素基活性原子/基团提高Mg受主(Mg

图3是本发明实施例1中制备p型欧姆接触电极之后的霍尔测试结构截面示意图；

图4是本发明实施例2中未经卤素基活性原子/基团处理的AlGaN电子阻挡层示意图；

图5是本发明实施例2中卤素基活性原子/基团循环处理和生长的AlGaN电子阻挡层示意图；

图6是本发明实施例2中生长完p型AlGaN空穴注入层的紫外LED外延结构示意图；

图7是本发明实施例2中制备p型和n型欧姆接触电极之后的AlGaN基紫外LED器件结构示意图；

图8是本发明实施例3中所使用的AlGaN基紫外LED外延结构示意图；

图9是本发明实施例3中卤素基活性原子/基团处理p型AlGaN材料表面，形成阳离子空位层的结构示意图；

图10是本发明实施例3中制备p型和n型欧姆接触电极之后的AlGaN基紫外LED器件结构示意图；

图11是本发明实施例4中未经卤素基活性原子/基团处理的GaN激光器外延结构示意图；

图12是本发明实施例4中卤素基活性原子/基团处理p型GaN表面后的GaN激光器结构示意图；

图13是本发明实施例4中沉积p型欧姆接触金属并刻蚀暴露出nGaN台面的GaN激光器结构示意图；

图14是本发明实施例4中刻蚀脊型结构并沉积n型欧姆接触金属之后的GaN激光器结构示意图；

附图标记说明：100-外延生长用衬底；101-成核层；102-缓冲层；103-打底层；104-p型AlGaN层；105-p型AlGaN材料的欧姆接触电极；200-外延生长用衬底；201-缓冲层；202-n型AlGaN层；203-发光有源区；通常-量子阱结构；204-p型AlGaN电子阻挡层；205-卤素基活性原子/基团处理后形成的阳离子空位层；206-p型AlGaN空穴注入层；207-p型AlGaN材料的欧姆接触电极；208-n型AlGaN材料的欧姆接触电极；

300-外延生长用衬底；301-缓冲层；302-n型AlGaN层；303-发光有源区，通常-量子阱结构；304-p型AlGaN层；305-卤素基活性原子/基团处理p型AlGaN表面形成的阳离子空位层；306-p型AlGaN材料的欧姆接触电极；307-n型AlGaN材料的欧姆接触电极；400-自支撑GaN衬底；401-下光场限制层；402-下波导；403-量子阱有源区；404-上波导；405-电子阻挡层；406-上光场限制层；407-p型GaN接触层；408-卤素基活性原子/基团处理p型GaN表面形成的阳离子空位层；409-p型GaN的欧姆接触金属；410-n型GaN的欧姆接触电极。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本发明基于提高阳离子空位V

一方面，阳离子空位V

本发明工艺流程简单，节约成本，且完全重复可控，非常适合于高空穴浓度的p型AlGaN材料的规模化制备。

本发明实施例提供了一种提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法，包括：

在p型III族氮化物材料生长过程中和/或生长完成后，使所述p型III族氮化物材料与卤素基活性原子和/或卤素基活性基团接触反应，以移除所述p型III族氮化物材料中的部分III族原子，从而在所述p型III族氮化物材料中产生阳离子空位；以及

激活包含有所述阳离子空位的p型III族氮化物材料中的受主杂质。

在一具体的实施方式中，所述的方法包括：

在反应腔室内生长p型III族氮化物材料时，向所述反应腔室内输入卤素基源，所述卤素基源能够在所述p型III族氮化物材料的生长温度下形成所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团，并使所述p型III族氮化物材料与所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团接触反应，以移除所述p型III族氮化物材料中的部分III族原子，从而在所述p型III族氮化物材料中产生阳离子空位。

在一具体的实施方式中，所述的方法还包括：

将包含有所述阳离子空位的p型III族氮化物材料从反应腔室中取出，再激活其中的受主杂质。

在一具体的实施方式中，所述的方法包括：

向容置有p型III族氮化物材料的反应腔室内输入卤素基源，并使所述卤素基源形成所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团，且使所述p型III族氮化物材料表面与所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团接触反应，以移除所述p型III族氮化物材料表面附近的部分III族原子，从而在所述p型III族氮化物材料表面附近形成薄层阳离子空位层，所述薄层阳离子空位层包含多个阳离子空位。

在一具体的实施方式中，所述的方法具体包括：

S1、向所述反应腔室内输入III族金属源、受主杂质源和氮源，从而生长形成p型III族氮化物材料；

S2、停止向所述反应腔室内输入III族金属源和受主杂质源，并向所述反应腔室内输入卤素基源，且使所述卤素基源形成所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团，再使所述p型III族氮化物材料表面与所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团接触反应，以移除所述p型III族氮化物材料表面附近的部分III族原子，从而在所述p型III族氮化物材料表面附近形成薄层阳离子空位层；

S3、循环重复步骤S1-S3一次以上，直至获得所需厚度的p型III族氮化物材料层；

S4、激活步骤S3最终所获p型III族氮化物材料层中的受主杂质。

在一具体的实施方式中，所述的方法还包括：

S2x、在完成步骤S2之后，通入受主杂质源并维持0-60s，以促进受主杂质充分占据III族阳离子空位，之后进行步骤S3；具体的，在产生III族阳离子空位之后，可以仅仅通入受主杂质源数秒钟，使杂质原子充分占据III族阳离子空位的晶格位，从而提高受主型的杂质浓度，需要说明的是，受主杂质原子占据III族阳离子晶格位点才表现为受主，而占据间隙位和V族晶格位置时不是受主。

在一具体的实施方式中，所述的方法还包括：

S3x、在完成步骤S3后，继续在所述p型III族氮化物材料层上生长半导体材料层或者非半导体材料层，之后进行步骤S4；例如，所述半导体材料层或者非半导体材料层可以是介质层、钝化层等。

在一具体的实施方式中，所述的方法包括：在同一反应腔室内连续完成步骤S1-S4的操作，从而避免外延片转移带来的污染等。

在一具体的实施方式中，所述p型III族氮化物材料层的材质包括多元系III族氮化物。

在一具体的实施方式中，所述多元系III族氮化物包括In

在一具体的实施方式中，所述卤素基源包括卤素单质、含卤族元素的有机化合物、含卤族元素的无机化合物中的任意一种，但不限于此。

在一具体的实施方式中，所述卤素基源包括叔丁基氯、氯化氢、氯气、四氯甲烷中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一具体的实施方式中，所述受主杂质包括Mg、Zn、Be、C中的任意一种或多种的组合。

本发明实施例还提供了一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，包括：

采用所述的方法提高p型III族氮化物材料的空穴浓度；

制作电极，并使所述电极与所述p型III族氮化物材料形成欧姆接触。

本发明实施例还提供了一种紫外光电子器件的制备方法，包括：

制作紫外光电子器件的主体结构的第一步骤，以及

制作与所述主体结构配合的电极的第二步骤；

并且，所述第一步骤还包括：采用所述的方法提高p型III族氮化物材料的空穴浓度。

在一些较为具体的实施方案中，一种提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法，通过在p型AlGaN材料外延生长过程中引入卤素基活性原子和/或卤素基活性基团，采用“边刻蚀、边生长”的方式制备高空穴浓度的p型AlGaN材料，具体包括如下步骤：

1)利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)等方法外延生长一定厚度的p型AlGaN薄膜，外延生长所采用的设备和生长温度、压力等条件可以是本领域技术人员已知的；

在生长过程中，向生长p型AlGaN材料的反应腔室内通入卤素基源，所述卤素基源能够在所述p型AlGaN材料的生长温度下形成所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团，并使所述p型AlGaN材料与所述卤素基活性原子和/或卤素基活性基团接触反应，以高效移除型AlGaN材料中的部分III族原子并产生阳离子空位，从而为Mg原子并入提供更多的III族原子晶格位点，提高受主型的Mg杂质浓度；

2)停止卤素基源供应，并将反应腔室降温至室温，取出外延生长获得的p型AlGaN外延片；采用高温退火或电子束辐照等方式激活p型AlGaN材料中的Mg受主；

3)制备p型欧姆接触电极并退火，霍尔测试表明，所得到的p型AlGaN外延片的空穴浓度相比传统p型AlGaN有显著提高。

在一些较为具体的实施方案中，一种提高p型III族氮化物材料空穴浓度的方法，在p型AlGaN材料生长之后，通入卤素基活性原子和/或卤素基活性基团处理p型AlGaN材料表面，在p型AlGaN材料表面附近原位产生大量阳离子空位，然后再生长p型AlGaN材料，可多次循环，即采用“刻蚀-再生长”的方式制备高空穴浓度的p型AlGaN材料，具体包括如下步骤：

1)向反应腔室内通入Al、Ga、Mg金属源，利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在反应腔室内外延生长一定厚度的p型AlGaN材料；

2)停止通入Al、Ga、Mg金属源，将反应腔室的压力调整至5-500mbar，温度调整至500-1300℃，NH

3)反应腔室内通入卤素基源0.1-60min，对p型AlGaN材料进行原位处理，在p型AlGaN材料表面附近形成薄层阳离子空位层，该阳离子空位层的III族阳离子空位浓度相比其他区域显著增加，优选的，通入卤素基源处理0.1-10min；

4)停止卤素基源供应，将反应腔室的压力调整至10-500mbar，温度调整至500-1300℃，NH

5)重新向反应腔室内通入Al、Ga、Mg金属源，在p型AlGaN材料具有阳离子空位层的一侧表面外延生长一定厚度的p型AlGaN材料；

6)循环重复步骤2至步骤5依次以上，从而得到较厚的p型AlGaN外延片；

7)停止卤素基源供应，将反应腔室降温至室温，取出p型AlGaN外延片，采用高温退火或电子束辐照等方式激活p型AlGaN材料中的Mg受主；

8)制备p型欧姆接触电极并退火，霍尔测试表明，所得到的p型AlGaN外延片的空穴浓度相比传统p型AlGaN有显著提高。

在一些较为具体的实施方案中，一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，直接利用卤素基活性原子和/或卤素基活性基团刻蚀产生III族阳离子空位V

1)首先，向反应腔室内通入Al、Ga、Mg金属源，利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)等方法在反应腔室内外延生长一定厚度的p型AlGaN材料；

2)停止向反应腔室通入Al、Ga、Mg金属源，将反应腔室的压力调整至5-500mbar，温度调整至500-1300℃，NH

3)向反应腔室通入卤素基源0.1-60min，优选为0.1-10min，对p型AlGaN材料表面进行原位处理，在p型AlGaN材料表面附近形成薄层阳离子空位层，该阳离子空位层的III族阳离子空位浓度相比体内其他区域显著增加，从而获得外延片；

4)停止卤素基源供应，将反应腔室降温至室温，取出外延片，可选的，采用高温退火或电子束辐照等方式激活p型AlGaN材料中的Mg受主；

5)制备p型欧姆接触电极并退火，测试表明，与传统方法制备的p型AlGaN相比，本方法制备的p型AlGaN的比接触电阻率大幅下降。

在一些较为具体的实施方案中，一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，利用卤素基活性原子和/或卤素基活性基团刻蚀产生III族阳离子空位V

1)首先，向反应腔室内通入Al、Ga、Mg金属源，利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)等方法在反应腔室内外延生长一定厚度的p型AlGaN材料；

2)停止通入Al、Ga、Mg金属源，将反应腔室的压力调整至5-500mbar，温度调整至500-1300℃，NH

3)向反应腔室内通入卤素基源0.1-60min，优选为0.1-10min，对p型AlGaN材料表面进行原位处理，在p型AlGaN材料表面附近形成薄层阳离子空位层，该阳离子空位层的III族阳离子空位浓度相比体内其他区域显著增加；

4)停止卤素基源供应，将反应腔室的压力调整至5-300mbar，温度调整至800-1300℃，NH

5)关闭卤素基源供应，将反应腔室降温至室温，取出外延片，采用高温退火或电子束辐照等方式激活p型AlGaN材料中的Mg受主；

6)制备p型欧姆接触电极并退火，测试表明，与传统方法制备的p型(Al)GaN相比，本方法制备的p型(Al)GaN的比接触电阻率大幅下降，有利于大幅降低器件的工作电压。

如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明实施例所采用的外延生长、退火、电子辐照、测试等工艺所采用的设备和工艺条件参数等均可以采用本领域技术人员已知的工艺和设备实现，在此不做特别的限定。

实施例1：请参阅图1-图3，在p型Al

S1：利用MOCVD方法在碳化硅衬底上依次外延生长1μm AlN、700nm AlN/Al

S2：关闭n型掺杂源SiH

S3：停止叔丁基氯有机源供应，将反应腔室降温至室温，取出外延片，利用快速退火炉设备，在N

S4：利用光刻、刻蚀、电子束蒸发等工艺，制备50nm/150nm的Ni/Au欧姆接触电极，并退火形成良好的欧姆接触电极；

实施例1所制备的p型Al

实施例2：请参阅图4-图7，利用叔丁基氯多次循环处理p型Al

S1：利用MOCVD方法在平片蓝宝石衬底上依次外延生长1μm AlN、500nm Al

S2：停止通入三甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)、二茂镁(CP

S3：向反应腔室内通入叔丁基氯(TBCl)源，对p型Al

S4：停止TBCl源供应，将反应腔室的压力调整至100mbar，温度调整至1060℃，NH

S5：重复步骤S2-S4两次，得到受主Mg

S6：继续外延生长100nm厚的p型Al

S7：将反应腔室的温度降温至室温，取出外延片，利用光刻、刻蚀、电子束蒸发等工艺，分别在n型和p型Al

实施例2所制备的AlGaN深紫外LED，经室温电流-电压(I-V)测试表明，器件在100mA注入电流下的发光波长约278nm，工作电压约5.1V，相比同类型传统器件的电压下降约1V，说明这种多层阳离子空位层可以显著提高p型Al

实施例3：请参阅图8-图10，利用叔丁基氯原位刻蚀p型Al

S1：利用MOCVD方法在纳米图形化蓝宝石衬底上依次外延生长2μm AlN、500nmAlN/Al

S2：停止通入三甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)、二茂镁(CP

S3：向反应腔室内通入叔丁基氯(TBCl)源，对p型Al

S4：停止TBCl源供应，降温至室温，取出外延片，采用750℃、N

S5：利用光刻、刻蚀、电子束蒸发等工艺，分别在n型和p型Al

实施例3所制备的AlGaN深紫外LED，室温电流-电压(I-V)测试表明，器件在100mA注入电流下的发光波长约265nm，工作电压仅5.1V，相比传统无阳离子空位层的器件电压下降约1-2V；同时，光功率测试表明，器件在100mA下的输出光功率高达46mW，外量子效率约9％，达到国际前列水平。

实施例4：请参阅图11-图14，利用叔丁基氯原位刻蚀GaN基激光器的p型GaN表面产生阳离子空位，为Mg并入提供更多的III族原子晶格位点，增强Mg原子并入III族原子晶格位置形成受主，从而抑制施主型的间隙位(Mg

S1：利用MOCVD方法在自支撑GaN衬底上依次外延生长500nm厚的n型Al

S2：停止通入三甲基镓(TMGa)、二茂镁(CP

S3：通入叔丁基氯(TBCl)源，对p型GaN接触层表面进行原位处理5min，在表面附近形成薄层阳离子空位层，该层的阳离子空位浓度相比体内显著增加；

S4：停止TBCl源供应，将反应腔室压力调整至200mbar，温度调整至920℃，NH

S5：降温至室温，取出外延片。采用高温退火或电子束辐照等方式激活p型AlGaN材料中的Mg受主；

S6：利用磁控溅射设备，在具有阳离子空位层的p型GaN表面制备Pd/Pt/Au欧姆接触电极，并进行快速热退火，形成良好的欧姆接触；

S7：光刻，利用离子束刻蚀制备脊型波导结构；

S8：在自支撑GaN背面制备n型欧姆接触电极，并退火形成良好的欧姆接触；

S9：划片、解理激光器腔面，形成激光器巴条，每个巴条上有十个激光器器件。

实施例4所制备的GaN基紫光激光器，经室温电流-电压(I-V)测试表明，器件阈值电压电压仅仅3.7V，相比传统激光器电压降低约0.8V，说明这种阳离子空位层可以显著提高p型GaN的空穴浓度、降低欧姆接触电阻；同时，经老化测试表明，器件连续工作寿命从2000小时大幅增加至4500小时，可靠性大幅提升。

需要说明的是，本发明实施例在进行原位处理所使用的卤素基源包括但不仅限于叔丁基氯(TBCl)、氯化氢(HCl)、氯气(Cl

需要特别指出的是，用于处理的半导体材料包括但不仅限于AlGaN材料，Al组分x的范围为0≤x≤1；也可以为In

另外，用于p型掺杂的掺杂原子包括但不仅限于Mg、Zn、Be、C等原子；优选的，采用Mg掺杂；用于制备p型AlGaN材料欧姆接触的金属可以是Ni、Ti、Pd、Pt、Au、Al、Ag、Rh、Cr、Mo、Ru、Zn、In、Sn、TiN、ITO(氧化铟锡)和IGZO(铟镓锌氧化物)等材料中的任意一种或两种以上的组合；外延AlGaN所采用的衬底包括但不仅限于蓝宝石、硅、自支撑AlN单晶、自支撑GaN单晶、碳化硅、金刚石等衬底；外延生长AlGaN材料的方法包括但不仅限于金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)、脉冲激光沉积(PLD)等；优选的，采用MOCVD方法。

本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，通过原位引入化学活性强的卤素基活性原子/基团，利用卤素基活性原子/基团与AlGaN材料化学反应活化能低的优势，针对性地去除III族原子Al、Ga，从而产生大量的阳离子空位V

本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，利用卤素基活性原子/基团，原位处理AlGaN表面产生大量阳离子空位，来增强处于III族原子晶格替代位的受主型Mg杂质并入，从而显著提高空穴浓度的方法。本方法可以突破传统p型AlGaN面临的受主型Mg原子并入效率低、自补偿效应严重等局限，利用卤素基活性原子/基团与AlGaN材料化学反应，原位地产生大量阳离子空位；有效利用III族阳离子空位来产生大量空穴载流子，同时增强III族原子晶格替代位的受主型Mg原子并入，抑制自补偿效应，大幅提高p型AlGaN材料中的空穴浓度。

本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，在反应腔室中原位引入化学活性强的卤素基活性原子/基团，利用卤素基活性原子/基团与AlGaN材料化学反应活化能低的优势，高效、选择性地去除III族原子Al、Ga，从而产生大量的阳离子空位V

本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，利用卤素基活性原子/基团，原位处理p型AlGaN表面产生阳离子空位，来提高空穴浓度、降低p型材料欧姆接触电阻的方法。本方法可以克服传统干法刻蚀等方法造成表面施主型V

需要特别说明的是，本发明亦可用于增强p型GaN等二元合金材料的欧姆接触(如实施例二)，与AlGaN基三元和四元合金材料不同的是，针对GaN、InN、AlN等二元合金材料，可以利用材料中位错“核芯”附近悬挂键密度高、易发生化学反应的特点，通过引入化学活性的卤素基活性原子/基团、并控制反应腔室温度等条件，实现位错周围区域的部分III族原子优先被去除，从而在GaN等二元合金材料表面附近产生大量的受主型阳离子空位，这些阳离子空位还可增强III族原子晶格替代位上受主型Mg原子并入，提高整体材料中的空穴浓度，增强p型GaN等二元合金材料的欧姆接触。

本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，突破了传统p型AlGaN材料面临的受主型Mg原子并入效率低、自补偿效应严重等局限，可利用III族阳离子空位来大幅增加处于III族原子晶格位点的Mg受主型杂质浓度、从而显著提高p型AlGaN材料中的空穴浓度。

本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，可以克服传统干法刻蚀等方法造成施主型VN浓度高等缺点，选择性移除部分III族原子产生阳离子空位VIII，显著提高p型AlGaN表面的空穴浓度、降低欧姆接触电阻。

如前述，通过干法刻蚀等方法处理p型AlGaN材料表面，受高能离子轰击的影响，N原子会优先离开表面，导致p型AlGaN材料表面产生大量施主型的氮空位(VN)缺陷，因而AlGaN材料表面呈现出高阻特性，不利于p型欧姆接触的制备；本发明通过原位引入卤素基活性原子/基团，来高效、选择性地去除Al、Ga等III族原子，从而产生大量的阳离子空位V

本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，不会减小p型AlGaN材料带隙，不会造成AlGaN深紫外光电子器件的内部光子吸收。

本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，不会减小p型AlGaN材料带隙，不会造成AlGaN深紫外光电子器件的内部光子吸收。

本发明利用卤素基活性原子/基团与AlGaN材料反应，通过控制合适的化学反应温度，高效、选择性地去除III族原子Al、Ga，从而产生大量的阳离子空位V

本发明提供的一种提高AlGaN半导体材料空穴浓度的方法，工艺简单，重复可控，完全适合大规模生产。

本发明所采用的卤素基源完全兼容MOCVD等设备，在生长p型AlGaN材料时，只需原位引入卤素基源，通过控制源流量、反应腔室压力、温度等条件，来实现p型AlGaN材料表面产生大量的阳离子空位，操作切实可行，且大幅节约成本，非常适合于高质量、高空穴浓度的p型AlGaN材料的大规模生产。

本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，可规避隧穿结技术所面临的“埋层p型AlGaN材料的Mg受主激活”难题。

本发明提供的一种制备p型III族氮化物半导体材料欧姆接触的方法，主要是利用Al-N键与Ga-N键能的显著差异，在外延生长中原位地、选择性地移除部分Ga原子来产生大量的阳离子空位，利用这些阳离子空位电离产生空穴载流子，来大幅提高p型AlGaN材料的空穴浓度。因此，本发明不涉及在p型AlGaN上生长n型半导体材料，可以规避传统隧穿结方案中埋层p型AlGaN的Mg受主激活难题。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。